登陆注册
2844400000013

第13章 高新材料技术(4)

短短十几年,仅美国研究和开发的砷化镓产品已逾千种。根据90年代末国际砷化镓集成电路会议的预测,砷化镓集成电路的市场销售额将每年翻一番,形成数十亿美元的规模。砷化镓及其代表的Ⅲ一Ⅳ族化合物半导体家族均身怀绝技,有待于进一步开发。

为人类造福的生物医学材料

当一个人发生骨折时,医生要用石膏为他固定患处;而患了龃齿时,则要用光固性高分子修补材料补上龃洞;而进行X光透视时所服用的钡餐,对很多人而言也不陌生。这些材料都是生物医学材料,又称生物材料,是用以和生物系统结合,以诊断、治疗或替换机体中的组织、器官或增进其功能。

生物医学材料有很多种类,它可以是天然产物,也可以是合成材料,或者是它们的结合,还可用有生命力的活体细胞或天然组织与无生命的材料结合而成混杂材料。生物医学材料不同于药物,其主要治疗目的不必要通过体内的化学反应或新陈代谢来实现,但是可以起到药理作用,甚至起药理活性物质的作用。与生物物质直接结合是生物医学材料最基本的特性,如直接进入人体的植入材料,人工心肺、肝、肾等体外辅助装置中与血液直接接触的材料等。除应满足一定的物理化学性质要求外,生物医学材料还必须满足生物学性能要求,即生物相容性要求,这是区别于其他功能材料的最重要特征。

生物医学材料按照组成和性质分为医用金属和合金、医用高分子材料、生物陶瓷以及它们结合而成的生物医学复合材料。经过处理的天然组织,由于其来源特殊,另成一类生物衍生材料。根据在生物环境中发生的生物化学反应水平,可分为近于惰性的、生物活性的以及可生物降解和吸收的材料。还可根据临床用途,分为骨、关节、肌腱等骨骼——肌肉系统修复和替换材料;皮肤、乳房、食道、呼吸道、膀胱等软组织材料;人工心瓣膜、血管、心血管内插管等医用膜材料;组织粘合剂和缝线材料;药物释放载体材料;临床诊断及生物传感器材料及齿科材料等。生物医学材料事关人们健康,生产和使用都必须遵守国际标准化组织或中国国家标准,严格地进行安全性、可靠性评价并认可之后,才能投入使用。

防低频噪音的合成材料

研究证明,诸如直升机旋翼叶片发出的嗡嗡的低频噪音不只令人烦燥,还能使人的血压增高,加快疲劳。

承担为直升机机组人员研制听力防护装置的美国海军科学家们发现,市场上现有的材料中没有一种材料能够充分阻隔噪音,因此他们发明了一项新技术。海军航空航天医学研究实验室科学和技术负责人、海军上尉鲍勃·海因说,他们已经获得专利权的这项技术表现出非常广阔的应用前景,除了能用它制造保护耳朵的耳套,商家还纷纷希望把这项技术应用于家用电器、汽车、飞机、太空飞船、船只以及建筑物等行业。

彭萨科拉海军航空站实验室负责人、声学博士格里·托马斯说:“这不只是一种材料,而是一项技术。迄今为止,我们应用这项技术制造的每一种材料都获得了成功。”

测试结果表明,根据不同的应用对象,这项技术可以把声音的阻隔能力提高50%至100%。厚0.6厘米的这种新型合成材料的声音阻隔效果相当于厚1英尺的混凝土。

托马斯和另一位发明人比尔·库什曼博士根据基础物理学原理研究成功了这种噪音阻隔材料。声波在不同材料交汇的地方失去能量,但是这样的薄片层无法用于制造耳套。

托马斯说:“我们想知道,是否能用非常小的非常不同的粒子阻隔噪音,因为声音需要分子碰撞才能行进。”

试验结果是肯定的,但是他们做了41次试验才找到高阻抗和低阻抗粒子的正确比例。托马斯说:“这个比例非常独特,如果出现百分之几的偏差,就会失去阻隔噪音的效果。”

为了在诸如飞机制造等高强度合成材料领域应用这项技术,该实验室还向佛罗里达大学和佛罗里达农业和机械大学求助。托马斯说,一家化学公司希望试验用这种材料制造凯夫拉尔等纤维。

库什曼还同马里兰州罗克维尔智能自动设备公司的研究人员合作,研制一种供海军士兵在嘈杂环境中使用的头盔。这种头盔由阻隔噪音的耳套和通过数字形式消除背景噪音的麦克风组成。

托马斯说,彭萨科拉海军实验室已经投入近200万美元开发这项技术,如果他们开发的薄片材料获得成功,投入的资金可以在几个月内通过向生产商收取特许使用费的方式收回。

应用前景广阔的新一代磁性材料

磁性材料史迹悠久,可追溯到我国战国时代发明的指南针,进入20世纪。磁性材料发展十分迅速。根据磁性材料性能特点可概括为:硬磁材料(或永磁材料)、软磁材料和磁光材料等。其中永磁材料特别引人注目。

永磁材料系材料经磁化后,不再需要从外部供电即产生磁场的材料,故亦称永磁体。永久磁材料可分为三大类:一是铝镍钻永磁材料;二是铁氧体永磁;三是稀土永磁材料。稀土永磁材料在永磁材料王国中占有特别重要的地位,其开发速度十分惊人,第一代稀土永磁如钐钴合金开发于20世纪60年代,70年代开发出第二代稀土永磁材料,到80年代,钕铁硼的开发应用可称第三代稀土永磁。可见,平均10年就有一代稀土永磁开发出来。

钕铁硼的诞生称得上是永磁材料发展史上的一大飞跃,它的价格较低,磁性能优越,密度小,最大磁能积高(400KJ/m3)。近来通过添加其他组系,如Co、Ni、Mo等可改善其耐蚀性和温度稳定性及提高矫顽力,可扩大钕铁硼的应用范围。钕铁硼永磁材料在工业上主要用于电机制造,突出的性能优势是体积小、重量轻、比功率大、效率高。钕铁硼永磁的另一重大贡献是做为医用核磁共振成像仪的核心部位。此外还可用做电声器件中的传声器、高频扬声器和立体声耳机以及磁硫体密封器、磁水等等。

我国是世界上稀土最丰富的国家,研制成功的高温度和低温度系数的新型钕铁硼永磁材料,各种性能优于国外产品,尤其是具有更低的温度系数,成本低于国外5%,占有一定的国外市场。当今国内外正在向第四代稀土永磁材料开发进军,即开发稀土铁氮系和稀土铁过渡金属系(RFeM)等性能更好、更经济的新一代稀土永磁材料。

20世纪兴起的高性能金属材料还有高强度核铝锂合金、超细颗粒金属材料等,在高技术革命中占有重要地位,并具有广阔滋长的应用前景。

打不碎的陶瓷基复合材料

由纤维增强陶瓷的陶瓷基复合材料既可保留陶瓷材料耐高温、高硬高强和耐磨蚀的性能,同时又克服了陶瓷的脆性,陶瓷基复合材料可满足1200℃~1900℃的使用条件。人造地球卫星、载人宇宙飞船等的发射成功,取决于称为“烧蚀材料”的陶瓷基复合材料,当宇宙飞行器从外层空间返回地球时,稠密的大气层是它的必经之地,高速的飞行速度使飞行器和空气之间产生强烈的摩擦,由此而放出的热量瞬间可高达8000℃~10000℃,“烧蚀材料”此时吸收大量的热烧掉自己的一部分,与些同时使周围的温度降低,以保证飞行器本体安然无恙。

陶瓷基复合材料除了用于航空航天部件,还可用于滑动构件、发动机部件和刀件具等。法国用长纤维增强碳化硅复合材料作为超高速列车的制动机,其优异的摩擦磨损特性是传统制动件无法相比的。

陶瓷基复合材料以优异的耐高温和耐磨损性能取胜于其他复合材料,但由于价格昂贵使其应用受到一定限制。

先进复合材料为航天航空事业做出了重大贡献,最新研究结果表明,在某些特种飞机上先进复合材料用量已占50%以上,美国最新生产的具有隐身功能的轰炸机B-2,其机体的结构材料几乎全是复合材料。当今先进复合材料已广泛扩展到其他领域,如用复合材料制成的箭,其箭杆重量减轻4%,命中率也大大提高。在汽车工业领域,用先进复合材料制成的制件代替同样性能的钢制件,可减重70%左右,而且在工艺上可一次成型,可用来制造汽车车体、受力构件、发动机架和内部构件。先进复合材料在化工、纺织业、医疗和精密仪器等领域也发挥着不可估量的作用。

先进复合材料的研究十分活跃,发展趋向有以下特点:由宏观复合向微观复合发展;由增强性的双元混杂向超混杂复合发展;由结构复合向多功能复合发展。复合材料除具有力学性能外,还有其他如电、磁、光等性能。

同类推荐
  • 能源宝库

    能源宝库

    科学是人类进步的第一推动力,而科学知识的普及则是实现这一推动的必由之路。在新的时代,科技的发展、人们生活水平的不断提高,为我们青少年的科普教育提供了新的契机。抓住这个契机,大力普及科学知识,传播科学精神,提高青少年的科学素质,是我们全社会的重要课题。科学教育,是提高青少年素质的重要因素,是现代教育的核心,这不仅能使青少年获得生活和未来所需的知识与技能,更重要的是能使青少年获得科学思想、科学精神、科学态度及科学方法的熏陶和培养。科学教育,让广大青少年树立这样一个牢固的信念:科学总是在寻求、发现和了解世界的新现象,研究和掌握新规律,它是创造性的,它又是在不懈地追求真理,需要我们不断地努力奋斗。
  • 探秘:世界未解之谜(地球篇)

    探秘:世界未解之谜(地球篇)

    地球是我们人类赖以生存的家园,是创造和养育了众多生命的伟大母亲。然而,作为高等灵长类生物,人类在地球上生存的时间并不长。虽然,人类至今已经在科技领域取得了一系列重大突破,但是我们仍然无法解释许许多多地球上的谜团。
  • 战机大观

    战机大观

    科学是人类进步的第一推动力,而科学知识的普及则是实现这一推动的必由之路。在新的时代,社会的进步、科技的发展、人们生活水平的不断提高,为我们青少年的科普教育提供了新的契机。抓住这个契机,大力普及科学知识,传播科学精神,提高青少年的科学素质,是我们全社会的重要课题。科学教育,是提高青少年素质的重要因素,是现代教育的核心,这不仅能使青少年获得生活和未来所需的知识与技能,更重要的是能使青少年获得科学思想、科学精神、科学态度及科学方法的熏陶和培养。
  • 海洋馆漫游:海洋生物天地

    海洋馆漫游:海洋生物天地

    放眼全球,世界上最发达的国家都是海洋大国,经济最活跃的地区都在沿海地区。在当今国际社会,开发海洋、拓展生存和发展空间,已成为世界沿海各国的发展方向和潮流。海洋是一个富饶而未充分开发的自然资源宝库。海洋自然资源包括海域(海洋空间)资源、海洋生物资源、海洋能源、海洋矿产资源、海洋旅游资源、海水资源等。这一切都等待着我们去发现、去开采。青少年认真学习海洋知识,不仅能为未来开发海洋及早储备知识,还能海洋研究事业做出应有的贡献。
  • 必知的武器前沿

    必知的武器前沿

    军事是一个国家和民族强大和稳定的象征,在国家生活中具有举足轻重的作用。国家兴亡,匹夫有责,全面而系统地掌握军事知识,是我们每一个人光荣的责任和义务,也是我们进行国防教育的主要内容。
热门推荐
  • 傻子王爷无情妃

    傻子王爷无情妃

    一只毒蝎子,彻底断送了她年轻的生命!别人只知道,那个软弱没主见的女人被迫嫁给一个痴傻呆闷的七皇子。殊不知,她早已不再是“她”!面对痴傻只会憨笑的美男,她气愤难填!你傻,本美女就医好你,谁知医好后,遭到嫌弃,却换来一纸休书,气愤之下,她恨不得与他同归于尽……
  • 汽车维修基础

    汽车维修基础

    以汽车维修工艺及技术实践为主,结合理论教学,分别讲述了汽车维修技术基础、汽车维修钳工基础知识、汽车维修常用工具及设备、汽车维修测量技术、汽车检测设备、汽车维修管理等内容。
  • 嫡女棣王妃

    嫡女棣王妃

    “姨娘,夫人似乎断气了~”“哼!这么一碗药都下去了,难道她还能活着不成?”“那这······”一个年纪稍长的人朝着这位称作姨娘的人示意了一下自己手中的婴儿,似乎有些犹豫,“这好歹是个男孩,现在夫人已经死了,如果姨娘把他占为己有,然后得了这府中的中馈······”“嬷嬷?!”女子也不等她的话说完,就打断了她,“你记住了,我恨死了这个女人,她的儿子,只能随着她去,我就是以后自己生不出儿子,抱养别人的,也不会要她的。把他给我扔马桶里面溺了,对外就说一出生就死了!”猩红的嘴唇,吐出来的话却是格外的渗人。嬷嬷还想说什么,动了动嘴,却是一句话也没有说,转身朝着后面放着马桶的地方走去。却是没有发现旁边地上一个穿着有些破旧的衣服的小女孩此刻正瞪大了眼睛看着她们两。这是什么情况?自己不是被炸死了吗?怎么会······于此同时,脑中不断有记忆闪现出来,她们是自己的母亲和刚出生的弟弟啊?!不行,先救人。转头看见旁边谁绣花留下的针线跟剪刀,想到自己前世的身手,拿起一根绣花针就朝着那个嬷嬷飞了过去,却在半路上掉落下来,暗骂一声,这人是什么破身体。却引得那两个人听见动静看了过来。女人阴狠的盯着她,“你居然没有死?”微微眯起眼睛,自己的前身也是被她们弄死的了,看样子她们谁也不会放过,抓起旁边的剪刀就冲了过去。随着几声惨叫声,从此以后,府中府外都传遍了她的“美名”——凤家大小姐心肠歹毒,刺伤了府中无数的人,宛如一个疯子。
  • 运程学

    运程学

    命中有时终须有,命里无时运里求。“命”是不变的种子,而“运”却是可变的土壤;只有被淘汰的车,没有被淘汰的路,让命中注定的你因选择而发生改变。
  • 商战韬略与孙子兵法

    商战韬略与孙子兵法

    本书从企业用人,经济情报,商势,商战,变通,企业合作,商场竞争,企业形象,顾客攻心,团体精神,决策,商机,策划等方面入手,以现代商战的实际案例为基础,结合《孙子兵法》的精华理论,揭示了《孙子兵法》与现代商战韬略之间的奥妙所在。
  • 学会弯腰 懂得迂回

    学会弯腰 懂得迂回

    做人该弯腰时一定要弯腰,做事该迂回时一定要迂回,韩信没有胯下之辱,他能成为大将军吗?这本书从细节入手,精辟地讲述了做人做事的最高境界,值得一读。
  • 明治天皇:孝明帝驾崩卷(下册)

    明治天皇:孝明帝驾崩卷(下册)

    《明治天皇》再现了日本从幕末走向明治维新的历史变革,以优美的文笔,宏大的场景,详细描绘了日本近代决定国运的倒幕运动的整个过程。本书塑造了一个个鲜活的日本近代史人物形象,以及他们的坚定信念,对“安政大狱”、“樱田门之变”等重大历史事件的描述详实生动,是一部了解近代日本不可多得的佳作。
  • 汤唯主演:北京遇上西雅图

    汤唯主演:北京遇上西雅图

    身为富豪地下女友的文佳佳来到她曾梦想的爱情之地西雅图待孕生子。阴差阳错地与年轻的前精英医生弗兰克相识。奢侈娇横的佳佳几乎让身边所有人不满,只有弗兰克发现了她内心的痛苦。富豪男友出事,佳佳陷入经济危机后又遭难产,弗兰克鼎力相助,两人才产生微妙感情,富豪男友却又卷土归来…………
  • 阁主,夫人来了

    阁主,夫人来了

    姓蓝,名:倾颜。职业:高科医务研究师...然在一次自我挑战时,被毒素感染,就这样般死在了自己骄傲的医术上,赶上了现代人人想自杀穿越的末班车.自带饭碗重生的她成为了武林四大武学家族之一的蓝家掌上明珠,亦是家人手上的珍宝。传闻,凡是见过她医术之人不是成"傻子"便成"呆子"刨个肚解个腹"噩梦连连"终生难忘.传闻,她是善良亦是凶残。传闻,她医术超群无人能敌,却可以眼睁睁地看着病人死在自己面前。冷漠如雪,漠然看世,却是天下最大杀手阁的掌权人——叶镜渊,是黑暗最大杀手组织的掌权人,素有怪癖,身边从未有过女色。江湖人人揣测此人至今还是枚处,也可能是不能人道.又传闻他喜男性不好雌性,难怪门下清一色…杀人如蝼蚁般的他,惊奇的救了她家人,本是没有交集的两人,却从此阴差阳错的改变两人的命运…片段节选:当女人走近他,准备把脉,他却用内力将她隔开,冷冷地看着她,不发一言。女人无语抚额,看来传闻是真的。没好气的开口:“叶大阁主,你不让我给你把脉,我怎么帮你解毒?”男人依旧冰冷淡漠,却鬼使神差的开口:“本尊不喜雌性生物的触碰。”那会让他感觉是毛毛虫。。。雌性?生物?女人面无表情的开口:“那就当我不是女人。"某阁主想到刚刚这女人对付敌人的手段,点了点,的确不像女人。某影卫眼角抽搐。某女得到回应,拿起个大针包,走近某男,嘴一咧,露出森森白牙。。。。。。本文一对一,男女猪身心干净,绝对专情加宠文【强力推荐】:《悍妃,本王杀了你》《老婆——后宫爆满》(PS:这个是NP哦。)《无赖王爷彪悍妃》
  • 无敌大小姐

    无敌大小姐

    当现代阴狠毒辣,手段极多的火家大小姐火无情,穿越到一个好色如命,花痴草包大小姐身上,会发生怎样的化学反应?火无情一醒过来就发现,自己竟然在众目睽睽之下上演脱衣秀。周围还有一群围观者。这一发现,让她极为不爽。刚刚穿好衣服,便看到一个声称是自家老头的老不死气势汹汹的跑来问罪。刚上来,就要打她。这还得了?她火无情从生自死,都是王者。敢动她的人,都在和阎王喝茶。于是,她一怒之下,打了老爹。众人皆道:火家小姐阴狠毒辣,竟然连老爹都不放在眼里。就这样,她的罪名又多了一条。蛇蝎美人。穿越后,火无情的麻烦不断。第一天,打了爹。第二天,毁了姐姐的容。第三天,骂了二娘。第四天,当众轻薄了天下第一公子。第五天,火家贴出招亲启事:但凡愿意娶火家大小姐者,皆可去火府报名。来者不限。不怕死,不想活的,欢迎前来。警示:但凡来此,生死皆与火家无关。若有残病者火家一律不负法律责任。本以为无人敢到,岂料是桃花朵朵。美男个个很妖娆一号美人:火无炎。火家大少爷。为人不清楚,手段不清楚。容貌不清楚。唯一清楚的是,他有钱。有多多的钱。火无情语录:钱是好东西。娶了。(此美男,由美瞳掩饰不了你眼神的空洞领养。)火老爷一气之下,昏了过去。家门不幸,家门不幸啊。二号美人:竹清月。江湖人称天上神仙,地上无月。大国师一枚。美得惊天动地。火无情语录:美人好,尤其是自带嫁妆又会预测未来的美人,娶了。(此美男,由东de琳琳领养)三号美人:轩辕子玉。当朝七皇子,游历四国。一张可爱无敌的脸。单纯至极。火无情语录:可爱的孩子好,可爱又乖巧的孩子更好。可爱乖巧又不用给钱的孩子,娶了。(此美男,由刘千绮领养)皇帝听闻,两眼一抹黑。他的儿啊。怎么就这么不争气呢。四号美人:天下第一美男。性格不详,籍贯不详。火无情语录:谜一样的美人,她喜欢。每天都有新鲜感。娶了。(此美男,由告别的爱情li领养。)五号美人:天下第一名伶。火无情语录:解风情的美男,如果没钱花把他卖了都不用调教。娶了。(此美男由伊眸领养。)六号美男:解忧楼楼主。相貌不详,身世不详。爱好杀人。火无情语录:凶恶的美人,她喜欢。娶了。(此美男由陈铭铭领养)七号美男:琴圣。貌如谪仙,琴音杀人。冷清眸子中,百转千回,说尽风流。(此美男由伊眸领养)夜杀:天下第一杀手。(此美男由静寂之夜领养)